鐵路車輛車輪的製作方法

2023-09-15 20:03:50 1

專利名稱：鐵路車輛車輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的鐵路車輛車輪。
背景技術：
在已知的鐵路車輛車輪中，在兩側連接在車輪體上的各車輪制動盤通過大量在圓 周上分布的固定元件特別是貫穿螺栓固定在車輪體上。在此具有成形的冷卻筋、定心和固定孔的各車輪制動盤直接貼靠在車輪體上，亦 即貼靠在一個大的車輪腹板上，它連接一個輪轂與一個外部的輪圈。但由於各車輪制動盤直接接觸在車輪體上，所以產生運行引起的很大問題。例如在制動過程中由於在車輪制動盤徑向外部產生的軸向溫度梯度在車輪腹板 與各接觸區域之間產生顯著過高的表面壓力(如果相應的制動盤不與車輪體螺栓擰緊，則 它採用一種碟簧的形式)。此外環形的車輪制動盤具有通過在摩擦面中由於高的熱負荷產生的固有拉應力 使其反向碟狀變形的傾向。於是在冷態下在處於徑向內部的各接觸區域內形成過高的表面壓力。通過車輪制動盤的一種熱引起的「吸入」，亦即一種徑向間隔式的收縮和膨脹，在 每一制動過程中在各接觸區域內產生一種所謂的摩擦滑動。由於所述過高的表面壓力，特別在高的制動功率時首先導致一種在各車輪制動盤 與車輪體之間在各接觸區域的範圍內的侵蝕或導致在車輪腹板中的局部的塑性變形，這可 以長期地導致在車輪中的損壞，如形成裂紋。

發明內容
本發明的目的在於，進一步開發一種類型的鐵路車輛車輪，利用結構上極簡單的 措施防止運行引起的超負荷並因此總體上提高壽命。通過一種具有權利要求1的特徵的鐵路車輛車輪達到該目的。通過一種在機械和熱方面可高負荷的中間層的設置，至少在各車輪制動盤與車輪 體之間的相應的接觸區域內避免侵蝕現象繼而避免車輪損壞。車輪制動盤的由熱引起的、在現有技術稱為「吸入」的在制動時產生的徑向變形現 在保持沒有作用，因為中間層幾乎可以說起滑動層的作用，要麼當中間層徑向固定地保持 在車輪體上時，車輪制動盤在滑動層上相應地滑動，要麼中間層連同連接的車輪制動盤相 對於車輪體在滑動層上滑動地運動。在此符合目的的是，中間層的平面尺寸等於或大於車輪制動盤的接觸區域的配置 的尺寸，這樣一個微小的表面壓力是有效的。因此防止在車輪腹板中的所述的侵蝕現象或塑性變形，這樣也有效地避免由其產 生的裂紋形成。自然這導致整個鐵路車輛車輪的壽命的明顯提高以及運行安全性的顯著改善。
為此合乎目的還在於，中間層由一塊金屬薄板製造，其硬度明顯高於車輪腹板的 硬度或強度。如已表明的那樣，一種由不鏽鋼構成的具有拋光的表面的金屬薄板以理想的方式 適用於該使用目的，該金屬薄板通常作為軋材存在，其中一種這樣的金屬薄板的抗拉強度 應該> 1000N/mm2並且厚度約為1mm。但原則上也可使用不同的板厚度。按照本發明的一種優選的進一步構成，各中間層分別由一些圓環段構成，它們沿 圓周方向相連接地彼此貼靠。在此可設想30°、60°、120°或180°的圓環段，原則上當然中間層可以構成為 一體的薄板環。各圓環段沿徑向方向的固定形鎖合或摩擦鎖合地實現。形鎖合可以要麼在 車輪腹板上實現要麼在車輪制動盤的接觸面上實現。相反，摩擦鎖合通過一種藉助螺栓擰緊的相應的夾緊達到，通過螺栓擰緊，在車輪 腹板上或在車輪體上固定各車輪制動盤。諸從屬權利要求中說明本發明的其他的有利的進一步構成。


以下藉助附圖描述本發明的各實施例。其中圖1按照本發明的鐵路車輛車輪的一個局部的剖切側視圖；圖2和3分別為本發明的另一實施例按圖1的放大的局部視圖；圖4鐵路車輛車輪的俯視圖的一部分；圖5本發明的另一實施例的一個放大的局部的剖切側視圖。
具體實施例方式圖1中示出一個鐵路車輛車輪的一個局部區域，亦即其中一個在兩側在一個車輪 體1上連接各車輪制動盤2的區域。在此車輪體1的一個車輪腹板3具有一個孔14，車輪腹板構成兩個圓周的、徑向延 伸的接觸面，一個螺栓6通過該孔，利用該螺栓將各車輪制動盤2與車輪體1固定連接。每個螺栓6，其中此外多個以等角距分布在一個圓周圓上，通過相應車輪制動盤2 的一個固定孔5，該固定孔在端側同樣構成一個面對車輪腹板3的接觸區域，例如車輪制動 盤的各冷卻筋4。在固定孔5的各接觸區域和冷卻筋4與車輪腹板3之間為每個車輪制動盤2配置 地設置一個中間層7，因此一方面是車輪腹板3而另一方面是車輪制動盤2的接觸區域貼靠 在中間層上。這些中間層7由一種在機械和熱方面可高負荷的材料優選由一種冷硬軋金屬薄 板構成，其硬度或強度大於車輪腹板3的硬度或強度。如特別明顯在圖4中可看出的那樣，中間層包括一些圓環段，它們在圓周上均勻 地分布，其中可以改變圓環段的數量。例如在螺栓6的數量為十二個時設置同等數量的圓 環段，它們由此分別包含一個30°的角度。為了進行徑向固定，優選形鎖合地保持各中間層7，為此在圖1所示的實例中，車 輪腹板3具有一些臺階8，各中間層7在沿徑向方向在相當大程度上防移動地放在這些臺階中。為了使各螺栓6通過，各中間層7具有相應的孔。在圖2所示的實例中，在其中如同在圖3和5中那樣描述了在各中間層7的接觸 區域內的放大圖，沿兩個方向的徑向固定亦即向外和向內通過一個套筒9來實現，該套筒 插入孔14中並且軸向固定地保持在那裡，其中套筒9在兩側伸出車輪腹板3至少中間層7 的厚度。套筒9的外徑大致等於中間層7的一個居中的孔隙的內徑，從而一方面無問題地 套裝套筒而另一方面防止側向移動地固定保持該套筒。因此，在按圖1和2的實施方案中，各中間層7鎖定在車輪腹板3上。通過各中間 層7在車輪腹板3上的可看到的大面積的接觸，其外半徑由構成實際上外部接觸區域的各 冷卻筋4的徑向寬度決定，避免在金屬薄板與車輪腹板之間產生值得一提的溫度差繼而也 避免中間板相對車輪的熱引起的夾緊。金屬薄板在車輪腹板上不發生滑動。相反，支承在相應的中間層上的車輪制動盤2在沿徑向方向的出現熱引起的變形 時在中間層7上滑動，從而排除車對輪腹板的侵蝕或損壞。在上述意義上，各中間層7在圖5所示的實例中也鎖定在車輪腹板3上。為此各中間層7在車輪腹板3的孔14的區域內具有彎邊13，這些彎邊構成為凸 緣並且伸進孔14中，其中各彎邊的外徑大致等於孔的內徑，從而確保沿兩個方向的徑向固 定。在圖3中示出固定中間層7的另一實例。在這裡車輪制動盤2在其面向車輪腹板3的接觸區域內具有一些臺階10，各有一 個中間層7放進並徑向固定到所述臺階中。在各車輪制動盤2沿徑向方向由溫度引起膨脹和收縮時，相應的中間層7以相同 的程度同時運動，這樣各中間層7實際上在車輪腹板3上滑動。如在圖4中可看出的那樣，各中間層7的另一種徑向固定方式在於，其中在與各滑 塊11的重疊區域內製出一些衝口，各滑塊設置在車輪腹板3與各車輪制動盤2之間，這些 衝口在其平面投影尺寸上等於滑塊11，其中各滑塊11穿過配置的衝口，從而實現在車輪腹 板3上的一種形鎖合的位置固定。由於在每一制動過程中在車輪制動盤2與中間層7之間產生溫度差，所以中間層 7這樣構成，以致彎曲差不導致夾緊。以中間層7在外邊緣和內邊緣上設有接觸段12的形式實現中間層7的這種實施 形式，這些接觸段貼靠在各臺階8、10的配置的階梯邊緣(圖4)上。原則上一個一體的以一個環的形式存在的中間層是有效的。但由於用於鐵路車輛 車輪的車輪制動盤2的大的直徑，應該使用顯著更合算的多個圓環段，其中衝裁、雷射束切 割或水射流切割出這些圓環段。在圖4所示的實例中，選擇60°圓環段並且每個中間層7在外邊緣上設有兩個接 觸段12而在內邊緣上設有一個居中的接觸段12，而兩個外部的接觸段，關於長度，設置在 各外邊緣區域內，從而產生一種三點接觸，通過它如所提到的那樣，在彎曲差時防止夾緊。附圖標記清單1 車輪體



車輪制動盤
車輪腹板
冷卻筋
固定孔
螺栓
中間層
臺階
套筒
臺階
滑塊
接觸段
彎邊
孔
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12 13
1權利要求
鐵路車輛車輪，包括一個車輪體(1)和在兩側用固定元件連接在其上的各車輪制動盤(2)，其特徵在於，至少在各車輪制動盤(2)的在車輪體(1)上的相應的接觸區域內設置一個在機械和熱方面可高負荷的中間層(7)。
2.按照權利要求1所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)分別由一塊金屬薄 板構成，該金屬薄板比車輪體(1)或一個車輪腹板(3)具有更高的強度。
3.按照權利要求1或2所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)由一種不鏽鋼 製成的金屬薄板構成，並且具有一個拋光的表面。
4.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，金屬薄板具有一個抗拉 強度彡 1000N/mm2。
5.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，每個中間層(7)都構成 為圓環。
6.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)由一些圓 環段構成。
7.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各圓環段是相同大小的。
8.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各圓環段包含相同的角度。
9.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各圓弧段分別包含一個 30°、60°、120° 或 180° 的角度。
10.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)的徑向寬 度至少等於各車輪制動盤的接觸區域的最大徑向寬度。
11.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)沿徑向方 向固定地保持在車輪體(1)上。
12.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)徑向固定 地保持在相應的車輪制動盤(2)上。
13.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)放進車輪 制動體(1)或車輪腹板(3)的各臺階(8)中。
14.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，在車輪腹板(3)中在用 於通過各螺栓(6)以便固定各車輪制動盤(2)的孔(14)中保持各套筒(9)，這些套筒在兩 側伸出車輪腹板⑶並且穿過各中間層(7)的孔，其中套筒(9)的外徑大致等於中間層(7) 的孔的內徑。
15.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)在與孔 (14)的重疊區域內具有凸緣形的彎邊(13)，這些彎邊伸進孔(14)中，其中各彎邊(13)的 外徑大致等於各孔(14)的內徑。
16.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，各中間層(7)為了徑向 固定而放進車輪制動盤(2)的接觸區域的各臺階(10)中。
17.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其特徵在於，在各中間層(7)構成為 一些圓環段情況下，每個圓環段在外圓周上構成相應端部區域地具有一個接觸段(12)而 在內圓周上具有一個居中設置的接觸段(12)，其中各接觸段(12)貼靠在臺階(8、10)的邊 界上。2
18.按照上述權利要求之一所述的鐵路車輛車輪，其中在各車輪制動盤(2)與車輪腹 板⑶之間設置滑塊(11)，其特徵在於，各中間層(7)在與各滑塊(11)的重疊區域內具有 衝口，滑塊(11)嵌入到這些衝口中，其中各滑塊(11)的平面投影尺寸大致等於配屬的各衝 口的平面投影尺寸。
全文摘要
本發明涉及一種鐵路車輛車輪，包括一個車輪體(1)和在兩側用固定元件連接在其上的各車輪制動盤(2)，鐵路車輛車輪這樣構成，即至少在各車輪制動盤(2)的在車輪體(1)的相應的接觸區域內設置一個在機械和熱方面可高負荷的中間層(7)。
文檔編號F16D65/12GK101909902SQ200880123447
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月19日 優先權日2008年1月11日
發明者C·莫斯巴赫, X·維爾特 申請人:克諾爾-布裡姆斯軌道車輛系統有限公司